Tópicos:
- Consumo específico de combustível
- Eficiência do motor
- Diagrama de potência / diagrama de ovo
- Diagrama de redução de ativos
Consumo específico de combustível:
Costumamos expressar o consumo de combustível de um veículo em número de quilômetros rodados por litro, por exemplo: 1:15. A documentação do veículo indica frequentemente litros por 100 km. As condições de condução foram levadas em consideração, ou seja, o resistências de condução que desempenham um papel importante.
É interessante que os técnicos saibam quanto custa combustível para fornecer uma determinada potência durante um período de tempo. Este consumo é expresso em quilogramas de combustível por hora (B). Quando olhamos por quiloWatt, falamos do consumo específico de combustível (be), expresso em g/kWh.
O consumo específico de combustível pode ser incluído no diagrama torque-potência do veículo. Este diagrama mostra que o consumo específico de combustível em condições de plena carga é o último quando o torque do motor está um pouco acima do máximo.
Eficiência motora:
Obtemos o menor consumo específico de combustível nas circunstâncias em que a eficiência do motor é mais elevada. A potência é expressa em Watt ou Joule/s. A potência fornecida é o conteúdo térmico do combustível, que é igual ao consumo específico de combustível (be) * a potência fornecida (P) * o calor específico de combustão (H).
Diagrama de potência/diagrama de ovo:
Durante a fase de teste de cada (novo) motor, é realizada uma medição do consumo específico de combustível. Nesta medição, o consumo de combustível é realizado em uma bancada de testes de motor ou bancada de testes de potência em diferentes velocidades e cargas variáveis do motor. A carga é ajustada pressionando gradualmente o pedal do acelerador, de modo que o motor forneça alguns kW a mais de potência a cada passo. Desta forma, toda a faixa de velocidade é percorrida.
A imagem abaixo mostra o diagrama de consumo de combustível, também chamado de “diagrama do ovo”, representado. As ilhas indicam o consumo de combustível em g/kWh. Estas linhas (em forma de ovo) ligam os pontos cujo consumo específico de combustível é o mesmo. A menor ilha proporciona uma velocidade de cerca de 3000 rpm. o menor consumo de combustível, nomeadamente 240 g/kWh. Chamamos isso de “ponto ideal”. O motor é mais econômico nessas velocidades e cargas.
Explicação das linhas no diagrama Ei:
- Eixo vertical: o torque em Nm;
- Eixo horizontal: velocidade do virabrequim;
- Linha azul: curva de torque do motor;
- Linhas verdes: linhas de energia em kW;
- Ilhas Negras: as áreas de consumo
As linhas de energia (verdes) mostram claramente que com a diminuição da velocidade, o torque (e, portanto, a pressão média de combustão) deve aumentar para manter a mesma potência. Também vemos uma diminuição no consumo de combustível. O consumo mínimo de combustível de 240 gramas por kWh é alcançado a uma velocidade de cerca de 3000 rpm com uma potência de aproximadamente 85 kW. O consumo de combustível deste carro é em média 9 l/100 km.
Isto significa que o motor é mais económico quando tem de fornecer aproximadamente 45% da potência total. Em potências mais baixas, o motor é ineficiente: praticamente nenhuma potência é fornecida, mas todas as perdas internas por atrito devem ser absorvidas. Na prática, isso pode significar que o veículo pode ser mais econômico ao dirigir a 120 km/h em 6ª marcha do que a 90 km/h em 4ª marcha.
Diagrama de potência para redução de tamanho:
Até recentemente, os fabricantes usavam motores com grandes cilindradas. No grupo VAG, o motor 6.0 (W-) de 12 cilindros foi a peça-chave, entre outros, no Audi A8 e no BMW M5 (E60) que ofereceu alto desempenho com o motor V5 de 10 litros naturalmente aspirado. Os carros de classe média também foram equipados com um motor de cilindrada relativamente grande, por exemplo, um 2.0 litros de aspiração natural. Hoje, os fabricantes procuram todas as formas possíveis de reduzir drasticamente as emissões sem sacrificar o desempenho. Vemos a cilindrada de cada vez mais motores cada vez menor e um turbo com gases de escape garante um bom desempenho. Vemos um exemplo disso no VW Golf, onde o motor 1.0 litro com turbo tem melhor desempenho e é mais econômico que um (antigo) motor 1.4 litro sem turbo:
- VW Golf V de 2005, cilindrada: 1,4 litros, ativos: 59 kW, consumo: 6,9 l/100km (1:14.5);
- VW Golf VII de 2015, cilindrada: 1.0 litros, ativos: 85 kW, consumo: 4,5 l/100km (1:22,2).
Os diagramas de ovos abaixo são de um atmosférico motor com cilindrada de 2,5 litros e um pressurizado 1,6 litros motor. Ambos os motores entregam um torque máximo de 240 Nm. A curva de torque do motor naturalmente aspirado é muito mais plana do que a do motor turbo em torno de 3000 rpm. Com ambos os motores, o torque máximo é alcançado em aproximadamente 3000 rpm, mas vemos que o pressão efetiva média do pistão (BMEP) para o motor turbo é 7 bar maior na velocidade de torque. Um BMEP mais alto leva a menos perdas de fluxo durante a troca gasosa e a uma maior eficiência.
